1.3.3.3 外交联
该方法是在水性PU 应用时加入交联剂， 实现交联。
1.3.3.4 共混改性
将水性PU 与水性PA 进行共混的研究， 在降低成本的同时， 提高了耐水性。
1.3.3.5 共聚改性
PU 与PA = PN S 结构的水性聚合物。
中和剂是一种能和羧基、磺酸基或叔胺基成盐的试剂。水 性聚氨酯使用的中和剂是三乙胺、氨水、盐酸及醋酸等。
1.3.1.6 溶剂
水性聚氨酯预聚体制备时粘度较大，为方便传质、传热， 尤其是后期的乳化，必须加入适当的溶剂。
1.3.1.7 水
水性聚氨酯中水是分散介质，为提高稳定性，此时应使用 去离子水或蒸馏水。
水性聚氨酯的合成
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水性聚氨酯的合成
第一章 前言
1.1 聚氨酯 1.2 水性聚氨酯 1.3 水性聚氨酯的合成 1.4 水性聚氨酯的应用 1.5 前景
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水性聚氨酯的合成
1.1 聚氨酯
1.1.1聚氨酯的简介
聚氨酯的结构它由多异氰酸酯（如，二异氰酸酯 OCN-R-NCO）与多元醇（如，二元醇HO-R-OH） 反应而成，其中氨基甲酸酯链段是重复的结构单 元。聚氨酯结构中具有类似酰胺基团及酯基团的 结构，因此，聚氨酯的化学与物理性质介于聚酰 胺和聚酯之间。
1.3.3.1 内交联
该方法是在合成水性PU 时， 引入三维结构， 提高耐水性。内交联的引入方 法有以下二种:
① 预聚体合成时引入三维结构， 用量很少; ② 水中扩链时使用三元胺扩链。
1.3.3.2 自交联
该方法是在水性PU 合成时引入可交联基团， 如封闭异氰酸酯， 可交联双链， 可自聚羟甲基。
1.3.1.4 亲水剂（亲水性扩链剂）
亲水性扩链剂指能在水性聚氨酯大分子主链上引入亲水基 团的扩链剂，它是水性聚氨酯制备中使用的功能单体。该 类扩链剂中带有羧基、磺酸基或叔胺基，结合有此类基团 的聚氨酯经中和、离子化，即呈现水溶性。
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1.3.1 水性聚氨酯的合成原料
1.3.1.5 中和剂（成盐剂）
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1.2.1水性聚氨酯的分类
以外观分，水性聚氨酯可分为聚氨酯水溶液（粒 经<1nm）、聚氨酯分散体（粒经1nm～100nm） 和聚氨酯乳液（粒经>100nm）。
以亲水性基团的电荷性质分，水性聚氨酯可分为 阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非 离子型水性聚氨酯。
以合成单体分水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型 和聚醚、聚酯混合型。
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1.3.2 水性聚氨酯的合成
1.3.2.3制备方法
(1)丙酮法(相转变法)
该方法是在丙酮中合成带有亲水基团的PU 预聚体， 慢慢加水， 达到一定量 时发生相转变， 水成为连续相， 而被溶剂溶胀的PU 粒子成为不连续相， 成 为PU 水分散液， 在加水前可以将-NCO封闭起来， 使用时加热交联。
以产品包装形式分水性聚氨酯可分为单组分水性 聚氨酯和双组分水性聚氨酯。
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1.3.1 水性聚氨酯的合成原料
1.3.1.1 多异氰酸酯
水性聚氨酯合成的多异氰酸酯包括芳香族 和脂肪族两大类。芳香族主要有TDI（甲苯 二异氰酸酯）、MDI（二苯基甲烷二异氰酸 酯）；脂肪族主要有HDI（六亚甲基二异氰 酸酯）、IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）。
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1.2水性聚氨酯
水性聚氨酯(Waterborne Polyurethane， 简 称WPU )是以水为介质的二元胶态体系， 包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液三 种。聚氨酯粒子分散于连续的水相中， 也 称之为水性PU 或水基PU。它具有无毒， 不易燃烧， 不污染环境， 节能， 安全可靠， 不易损伤被涂饰表面， 易操作和改性等优 点。
(2)预聚物混合法(固体自分散法)
该方法是先制备带有亲水基团的端-NCO 预聚物， 然后分散在水中， 制成水 分散体， 此法需加少量溶剂， 使其粘度下降。
(3)融熔分散法
先制成含亲水基团的-NCO 封端预聚物， 与尿素反应， 生成亲水性的缩二脲 预聚物， 分散在水中， 与甲醛反应进行扩链或交联。
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1.3.2.2 乳化原理
利用中和剂或成盐剂， 使水性聚氨酯的侧基( COOH ) 或 叔氨基( NR3 ) 在高速搅拌作用下分散于水中。 中和剂或 成盐剂的选择原则是: 使树脂稳定性好， 色浅外观好且经 济易得。
乳化过程中， 理想的状态是聚氨酯大分子链上的疏水部 分曲卷聚集在乳胶中心。亲水基团分布在乳胶粒表面并指 向外围水相， 粒子界面上离子结合体的分裂作用形成双 电层， 通过化学键连接在聚氨酯骨架上的阴（阳）离子 保留固定在粒子表面， 而离子则迁移至粒子周围的水相 中， 在微球表面形成N电势的电荷层， 从而加强了水分 散体的稳定性。
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1.3.2 水性聚氨酯的合成
1.3.2.1 合成机理
水性聚氨酯的合成可分为两个阶段： 第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链
剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生 成分子量为103 量级的水性聚氨酯预聚体；第二 阶段为中和后预聚体在水中的分散。 根据扩链反应的不同，自乳化法主要有丙酮法和 预聚体分散法。
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1.3.1 水性聚氨酯的合成原料
1.3.1.2 低聚物多元醇
水性聚氨酯合成用低聚物多元醇主要包括聚醚型、聚酯型 两大类，它构成聚氨酯的软段。
1.3.1.3 扩链剂
为了调节分子量及软、硬段比例，在水性聚氨酯合成中常 使用扩链剂。扩链剂主要是多官能度醇类或胺类化合物。
(4)酮亚胺&酮连氮法
该方法使用封闭型二元胺(酮亚胺或酮连氮) 作为潜扩链剂加到亲水性-NCO 能封端预聚物中， 二者不会发生作用， 当水分散该混合物时， 由于酮亚胺 的水解速度比-NCO 与水的反应速度快， 释放出二元胺与预聚物反应， 生成 扩链的聚氨酯2脲。
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1.3.3 水性PU 的性能改进